(57)【要約】  【課題】ビームスプリッタを用いずに精度よく対象物の光沢度を検出できる光電センサを提供することを目的とする。  【解決手段】対象物に対して光を照射する１つの投光領域１１と、対象物からの反射光を受光する３つの受光領域１４とを備える。３つの受光領域１４は、投光領域１１に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置され、中央の受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向と、３つの受光領域１４が並ぶ方向とがほぼ直交するように配置される。投光領域１１及び中央の受光領域１４は、Ｐ偏光のみを通過させ、左右両側の受光領域１４は、Ｓ偏光のみを通過させる。中央の受光領域１４における受光量から左右２つの受光領域１４における受光量を差し引くことにより、受光量のうちの拡散反射光の光量を除去して、正反射光の光量を検出することができ、その光量に基づいて対象物の光沢度を検出できる。【選択図】          図５
2007033103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の光沢度を検出するための光電センサにおいて、
対象物に対して光を照射する１つの投光部と、
上記投光部に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置され、それぞれ対象物からの反射光を受光する３つの受光部とを備え、
上記３つの受光部のうちの中央の受光部と上記投光部とが並ぶ方向と、上記３つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しており、
上記投光部及び上記中央の受光部は、所定の第１偏光面を有する光を通過させる第１フィルタを備え、
上記中央の受光部以外の受光部は、上記第１偏光面とは異なる第２偏光面を有する光を通過させる第２フィルタを備えたことを特徴とする光電センサ。
【請求項２】
上記投光部からの照射光及び対象物からの反射光が通過する投受光面を備え、
上記投受光面には、上記投光部からの照射光が通過する投光領域と、対象物から上記３つの受光部に向かう反射光がそれぞれ通過する３つの受光領域とが形成され、
上記第１フィルタは、上記投光領域及び上記中央の受光部に対応する受光領域に配置されており、
上記第２フィルタは、上記中央の受光部以外の受光部に対応する受光領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光電センサ。
【請求項３】
対象物から上記３つの受光部に向かう反射光の少なくとも一部をそれぞれ通過させる３つの受光スリットを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電センサ。
【請求項４】
上記３つの受光スリットは、それぞれ長尺形状に形成され、各受光スリットの長手方向が、対応する受光部と上記投光部とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光電センサ。
【請求項５】
上記３つの受光部は、対象物との距離が所定範囲内にあるときにのみ対象物からの反射光を受光可能であり、
上記３つの受光スリットの短手方向の長さは、上記所定範囲内で対象物が最も近接した状態における対象物からの反射光の径よりも短く形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光電センサ。
【請求項６】
スライド可能に配置され、照射光の少なくとも一部を通過させる投光スリットが形成されたスリット板と、
上記スリット板をスライド操作することにより、上記投光スリットを通過する照射光の光量を調整するための操作部とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光電センサ。
【請求項７】
上記投光部に光を供給する光ファイバを備え、
上記受光部は、対象物からの反射光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光電センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサに係り、更に詳しくは、対象物の光沢度を検出するための光電センサの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場における生産ライン等に適用され、照射した光の反射光を受光することにより、その受光量に基づいて対象物の光沢度を検出する光電センサが知られている（例えば、特許文献１）。この種の光電センサでは、例えば、発光素子からの光が偏光フィルタを通過することにより、所定の偏光面を有する光（例えば、Ｓ偏光）が照射光として照射され、対象物からの反射光は、ビームスプリッタにより分光され、分光された光（例えば、Ｐ偏光及びＳ偏光）がそれぞれ受光素子で受光される。
【０００３】
光電センサからの照射光が対象物で反射する際には、対象物に対する入射角と等しい反射角で反射する正反射光と、入射角とは異なる任意の反射角で拡散するように反射する拡散反射光とが生じる。照射光としてＳ偏光を照射した場合には、照射光と同じ偏光面を有するＳ偏光からなる正反射光と、Ｐ偏光及びＳ偏光の双方が含まれる拡散反射光とが生じる。照射光から生じる正反射光と拡散反射光との割合は、対象物の光沢度によって異なり、光沢度が高いほど正反射光の割合が高くなり、光沢度が低いほど正反射光の割合が低くなる。したがって、ビームスプリッタで分光されて受光素子で受光されたＰ偏光及びＳ偏光の各光量の差に基づいて、対象物の光沢度を検出することができる。
【０００４】
すなわち、上記の例では、受光素子で受光されるＳ偏光は、正反射光及び拡散反射光からなるのに対して、受光素子で受光されるＰ偏光は、拡散反射光のみからなる。拡散反射光は、照射光が対象物で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、拡散反射光におけるＰ偏光及びＳ偏光の割合はほぼ同じである。したがって、受光したＳ偏光の光量からＰ偏光の光量を差し引くことにより、正反射光の光量を検出することができ、その検出した正反射光の光量に基づいて、対象物の光沢度を検出することができる。
【特許文献１】特許第３２６４１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ビームスプリッタを用いて反射光を分光するような構成の場合、センサ本体内にビームスプリッタを配置するためのスペースを設けなければならないため、センサ本体の小型化が困難であるという問題があった。
【０００６】
また、対象物における照射光の反射面が、照射光にほぼ直交する面に対して傾斜している場合には、ビームスプリッタに入射する対象物からの反射光の入射角がずれることにより、入射した反射光に対するビームスプリッタの分光特性が変化する場合がある。この場合、ビームスプリッタに入射する光を良好に分光することができず、ビームスプリッタを通過すべき光（例えば、Ｐ偏光）とは異なる偏光面を有する光がビームスプリッタを通過したり、ビームスプリッタで反射すべき光（例えば、Ｓ偏光）とは異なる偏光面を有する光がビームスプリッタで反射したりして、対象物の光沢度を良好に検出することができない場合がある。そのため、従来は、所定の偏光面を有する光のみを受光素子に入射させるために、ビームスプリッタに加えてさらに、ビームスプリッタを通過した光及びビームスプリッタで反射した光をそれぞれ通過させるための偏光フィルタを設けなければならず、これもセンサ本体の大型化の一要因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ビームスプリッタを用いずに精度よく対象物の光沢度を検出できる光電センサを提供することを目的とする。また、本発明は、対象物の光沢度を検出するための光電センサをより小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による光電センサは、対象物の光沢度を検出するための光電センサにおいて、対象物に対して光を照射する１つの投光部と、上記投光部に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置され、それぞれ対象物からの反射光を受光する３つの受光部とを備え、上記３つの受光部のうちの中央の受光部と上記投光部とが並ぶ方向と、上記３つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しており、上記投光部及び上記中央の受光部は、所定の第１偏光面を有する光を通過させる第１フィルタを備え、上記中央の受光部以外の受光部は、上記第１偏光面とは異なる第２偏光面を有する光を通過させる第２フィルタを備えて構成される。
【０００９】
このような構成によれば、投光部から光を照射し、その照射光の対象物における反射光を３つの受光部で受光することができる。中央の受光部は、投光部と同じ第１偏光面を有する光のみを通過させる第１フィルタを備えているので、対象物における正反射光と、第１偏光面を有する拡散反射光とが、中央の受光部で受光される。一方、それ以外の２つの受光部は、投光部とは異なる第２偏光面を有する光のみを通過させる第２フィルタを備えているので、第２偏光面を有する拡散反射光のみが、これら２つの受光部で受光される。
【００１０】
拡散反射光は、照射光が対象物で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、第１偏光面を有する拡散反射光と第２偏光面を有する拡散反射光との割合はほぼ同じである。したがって、中央の受光部で受光される拡散反射光の光量と、他の２つの受光部で受光される拡散反射光の光量の和とを一致させるための係数を予め設定しておけば、その係数に基づいてゲイン調整を行った後、中央の受光部における受光量から他の２つの受光部における受光量を差し引くことにより、受光量のうちの拡散反射光の光量を除去して、正反射光の光量を検出することができる。したがって、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物の光沢度を検出でき、光電センサをより小型化できる。
【００１１】
また、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、３つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量の比はほとんど変化しない。すなわち、投光部から対象物に所定の入射角で入射し、対象物において所定の反射角で反射した光がセンサ本体に到達する位置は、センサ本体と対象物との距離の変化に応じて、投光部と受光部とが並ぶ方向に沿ってずれることとなるが、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、３つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交していれば、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量がほぼ同じ割合で変化するので、各受光部における受光量の比はほとんど変化しない。したがって、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００１２】
さらに、第２偏光面を有する光が、中央の受光部に対して左右対称に配置された２つの受光部で受光されるような構成により、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、これら２つの受光部における受光量の和が変化しにくい。すなわち、対象物における反射面の角度が変化すると、上記２つの受光部のうち一方の受光部と対象物との距離は近くなり受光量が増加するが、他方の受光部と対象物との距離がその分遠くなって受光量が減少するので、２つの受光部における受光量の和は変化しにくい。したがって、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００１３】
本発明による光電センサは、上記投光部からの照射光及び対象物からの反射光が通過する投受光面を備え、上記投受光面には、上記投光部からの照射光が通過する投光領域と、対象物から上記３つの受光部に向かう反射光がそれぞれ通過する３つの受光領域とが形成され、上記第１フィルタは、上記投光領域及び上記中央の受光部に対応する受光領域に配置されており、上記第２フィルタは、上記中央の受光部以外の受光部に対応する受光領域に配置されている。
【００１４】
このような構成によれば、投光部から投光領域を介して光を照射し、その照射光の対象物における反射光を３つの受光領域を介して受光することができる。この場合、投光領域と中央の受光領域を１つのフィルタ（第１フィルタ）で構成すれば、構造を簡略化し、製造コストを低減させることができる。
【００１５】
本発明による光電センサは、対象物から上記３つの受光部に向かう反射光の少なくとも一部をそれぞれ通過させる３つの受光スリットを備えて構成される。このような構成によれば、各受光部における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。
【００１６】
本発明による光電センサにおいて、上記３つの受光スリットは、それぞれ長尺形状に形成され、各受光スリットの長手方向が、対応する受光部と上記投光部とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置されている。
【００１７】
このような構成によれば、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、対象物において所定の反射角で反射した光が各受光部に到達する位置が、センサ本体と対象物との距離の変化に応じて、各受光スリットの長手方向に沿ってずれるだけで、センサ本体と対象物との距離の変化に伴う各受光スリットを通過する光量のばらつきを防止できる。したがって、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、より精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００１８】
本発明による光電センサにおいて、上記３つの受光部は、対象物との距離が所定範囲内にあるときにのみ対象物からの反射光を受光可能であり、上記３つの受光スリットの短手方向の長さは、上記所定範囲内で対象物が最も近接した状態における対象物からの反射光の径よりも短く形成されている。
【００１９】
このような構成によれば、センサ本体と対象物との距離が近く、対象物からの反射光の径が大きい場合に、その反射光の一部のみが受光スリットを通過するので、各受光部における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。
【００２０】
本発明による光電センサは、スライド可能に配置され、照射光の少なくとも一部を通過させる投光スリットが形成されたスリット板と、上記スリット板をスライド操作することにより、上記投光スリットを通過する照射光の光量を調整するための操作部とを備えて構成される。
【００２１】
このような構成によれば、スリット板をスライド操作して、対象物の大きさに応じて投光スリットを通過する照射光の光量を調整することにより、対象物における照射光の照射領域を変化させることができる。したがって、対象物の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。
【００２２】
本発明による光電センサは、上記投光部に光を供給する光ファイバを備え、上記受光部は、対象物からの反射光の受光量に応じた電気信号を出力する光電変換素子を備えて構成される。
【００２３】
このような構成によれば、投光部から照射する光は、センサ本体の外部から光ファイバにより投光部に供給し、受光部で受光する光は、電気信号に変換して出力することができる。外乱の影響を受けにくい光ファイバを介して投光部に光を供給すれば、より均一な照射光を得ることができるので、精度よく光沢度を検出することができる。一方、受光部で受光した光を光ファイバにより外部に出力するような構成とし、投光及び受光のいずれの経路にも光ファイバを採用すると、光ファイバにより搬送される光の減衰が大きくなるので、受光部で受光する光を電気信号に変換して出力するような構成とすることにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。
【００２４】
本発明による光電センサの取付機構は、光電センサを支持する支持部材と、支持部材に連結され、光電センサを所定位置に取り付けるための取付部材とを備え、上記取付部材は、上記支持部材に対して所定角度範囲内（例えば、９０°）で回動可能に連結されるとともに、上記支持部材を上記所定角度範囲内における任意の角度で保持することができる。
【００２５】
また、本発明による光電センサの取付機構は、光ファイバにより光を搬送する光電センサに適用され、上記光電センサにおける上記光ファイバが取り付けられる面に対向して上記取付機構が配置され、上記支持部材及び上記取付部材の少なくとも一方には、上記光ファイバを通すための孔又は窪みが形成されている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、中央の受光部における受光量から他の２つの受光部における受光量を差し引くことにより、正反射光の光量を検出することができるので、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物の光沢度を検出でき、光電センサをより小型化できる。また、中央の受光部と投光部とが並ぶ方向と、３つの受光部が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体と対象物との距離が変化した場合でも、各受光部における受光量の比はほとんど変化せず、精度よく対象物の光沢度を検出できる。さらに、第２偏光面を有する光が、中央の受光部に対して左右対称に配置された２つの受光部で受光されるような構成により、対象物における反射面の角度が変化した場合でも、これら２つの受光部における受光量の和が変化しにくく、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００２７】
本発明によれば、３つの受光部における受光量を受光スリットにより必要十分な一定量以下に制限することができる。各受光スリットの長手方向が、対応する受光部と投光部とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置すれば、センサ本体と対象物との距離の変化に伴う各受光スリットを通過する光量のばらつきを防止できるので、より精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００２８】
本発明によれば、スリット板をスライド操作して、対象物の大きさに応じて投光スリットを通過する照射光の光量を調整することにより、対象物における照射光の照射領域を変化させることができるので、対象物の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。
【００２９】
本発明によれば、外乱の影響を受けにくい光ファイバを介して投光部に光を供給することにより、より均一な照射光を得ることができるので、より精度よく光沢度を検出することができるとともに、受光部で受光する光を電気信号に変換して出力することにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態による光電センサ１の一構成例を示す概念図である。図１に示すように、この光電センサ１は、対象物４に対して光を照射するとともに、対象物４からの反射光を受光するセンサ本体２と、センサ本体２に接続されたコントローラ３とを備えている。この光電センサ１は、工場の生産ライン等に適用され、生産ライン上を搬送される物品（対象物４）に対して光を照射することにより、その反射光の受光量に基づいて対象物４の光沢度を検出することができる。これにより、例えば、光沢度の高いフィルム状の保護シートが物品に被せられているか否かの判別などを行うことができる。
【００３１】
センサ本体２は、対象物４に向けて光を照射するための１つ投光部５と、対象物４からの反射光を受光するための３つの受光部６とを備えている。センサ本体２には、投光部５からの照射光及び対象物４からの反射光が通過する投受光面７が形成されている。投光部５には、コントローラ３から光ファイバ８を介して光が供給されており、光ファイバ８からの光が、投光スリット９及び投光レンズ１０を介して、投受光面７に形成された投光領域１１を通って対象物４に投光される。投光領域１１は、所定の偏光面を有する光のみを通過させる第１フィルタ１２により構成されており、この例では、いわゆるＰ偏光のみが投光領域１１を通過して対象物４に投光されるようになっている。
【００３２】
センサ本体２からの照射光が対象物４の反射面４Ａで反射する際には、反射面４Ａに対する入射角と等しい反射角で反射する正反射光と、入射角とは異なる任意の反射角で拡散するように反射する拡散反射光とが生じる。正反射光は、照射光と同じ偏光面を有するＰ偏光のみからなる。一方、拡散反射光は、照射光が対象物４で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、Ｐ偏光のみならず、Ｐ偏光に対して偏光面が９０°傾斜したＳ偏光がほぼ同じ割合で含まれる。照射光から生じる正反射光と拡散反射光との割合は、対象物４の光沢度によって異なり、光沢度が高いほど正反射光の割合が高くなり、光沢度が低いほど正反射光の割合が低くなる。
【００３３】
各受光部６には、例えばフォトダイオードにより構成される受光素子（光電変換素子）１３が備えられている。投受光面７には、３つの受光素子１３にそれぞれ対向する受光領域１４が形成されており、対象物４からの反射光がこれらの受光領域１４に入射する。３つの受光領域１４のうちの１つは、照射光と同じ偏光面を有するＰ偏光のみを通過させる第１フィルタ１２により構成されており、他の２つの受光領域１４は、照射光とは異なる偏光面を有する光（例えば、Ｓ偏光）のみを通過させる第２フィルタ１５により構成されている。
【００３４】
第１フィルタ１２により構成される受光領域１４から入射したＰ偏光は、受光レンズ１６及び受光スリット１７を介して、Ｐ偏光受光回路１８に接続された受光素子１３により受光される。第２フィルタ１５により構成される受光領域１４から入射したＳ偏光は、受光レンズ１６及び受光スリット１７を介して、Ｓ偏光受光回路１９に接続された受光素子１３により受光される。Ｐ偏光受光回路１８及び２つのＳ偏光受光回路１９は、共通の回路基板２０の実装面に形成されており、この回路基板２０に３つの受光素子１３が実装されている。
【００３５】
コントローラ３は、ＣＰＵを含む制御部２１と、この制御部２１に対して電気的に接続された発光回路２２と、発光回路２２に実装された発光素子２３とを備えている。発光素子２３は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）により構成されており、発光素子２３から照射された光が光ファイバ８を介してセンサ本体２の投光部５に供給されるようになっている。制御部２１は、電気配線２４を介してＰ偏光受光回路１８及び２つのＳ偏光受光回路１９に電気的に接続されている。制御部２１は、発光回路２２に供給する電圧を制御することにより、発光素子２３から照射する光量を制御することができるとともに、各受光素子１３における受光量に応じてＰ偏光受光回路１８及びＳ偏光受光回路１９から出力される電気信号に基づいて所定の演算を行うことにより、対象物４の光沢度を検出することができる。
【００３６】
図２は、図１のセンサ本体２の斜視図である。また、図３は、図２のセンサ本体２の縦断面図である。以下では、便宜上、図３における右側を前方、左側を後方、上側を上方、下側を下方として説明することとする。
【００３７】
センサ本体２は、略中空直方体形状に形成された樹脂製のケーシング３０により外形が区画されており、このケーシング３０内に上述の投光部５及び受光部６を収容している。ケーシング３０の後面の上端部及び下端部には、それぞれ左右方向にケーシング３０を貫通する貫通孔３１が形成されており、これらの貫通孔３１にボルトなどの固定具を通して、後述する取付機構７０にケーシング３０を固定し、その取付機構７０を所定の取付位置に取り付けることにより、センサ本体２を所望の位置に設置することができる。
【００３８】
光ファイバ８の先端部は、前方に向かうにつれて下方に傾斜するようにケーシング３０内に一直線上に固定されている。投光部５は、ケーシング３０内の上部に配置され、光ファイバ８の先端部が延びる方向に沿って、前方に向かって斜め下方に光を照射する。一方、受光部６は、ケーシング３０内の下部に配置され、後方に向かって斜め下方に入射する光を受光する。すなわち、投光部５から照射される光の光軸Ｌ１と、受光部６で受光される光の光軸Ｌ２とは交差している。ケーシング３０の前面には略矩形の開口３２が形成されており、この開口３２にガラス又はプラスチックからなる透明板３３が嵌め込まれている。投光部５からの照射光は、透明板３３の上部を通って前方に向かい、対象物４から後方に向かう反射光が、透明板３３の下部を通ってケーシング３０内に入射する。
【００３９】
投光レンズ１０、受光レンズ１６、受光素子１３及び回路基板２０は、保持部材３４により一体的に保持されている。図４は、図３の保持部材３４の斜視図である。図３及び図４に示すように、投光レンズ１０は、略矩形の板状部１０Ａと、板状部１０Ａの後面から後方に向かって凸湾曲するように形成された入射面１０Ｂと、板状部１０Ａの前面から前方に向かって入射面１０Ｂよりも小さい曲率で凸湾曲するように形成された出射面１０Ｃとが一体的に形成されることにより構成されている。投光レンズ１０は、入射面１０Ｂの頂点と出射面１０Ｃの頂点とを結ぶ直線が、光ファイバ８からの光の光軸Ｌ１に沿うように配置される。
【００４０】
保持部材３４は、正面視略矩形の樹脂材料の上面に、下方に向かって窪んだ略矩形の凹部３５が形成されることにより、正面視略Ｕ字状とされている（図４参照）。すなわち、保持部材３４は、左右方向に延びる下保持部３６と、下保持部３６の左右両端部からそれぞれ上方に延びる側板部３７とが一体的に形成されることにより構成されている。両側板部３７の互いに対向する面には、それぞれ一直線状に延び、上下方向に対して上端部が下端部よりも前方に位置するように傾斜した収容溝３８が形成されている。投光レンズ１０は、その板状部１０Ａの左右両側縁部が収容溝３８内に収容されるように上方から圧入されることにより、板状部１０Ａの下端縁が下保持部３６の上面に当接した状態で凹部３５内に配置される。
【００４１】
投光レンズ１０の後方には、投光スリット９が形成されたスリット板４０が光軸Ｌ１にほぼ直交するように配置されている（図３参照）。投光スリット９は、スリット板４０における光軸Ｌ１が通る位置に略円形の貫通孔が形成されることにより構成されている。光ファイバ８から照射される光の少なくとも一部は、投光スリット９を通って投光レンズ１０の入射面１０Ｂに入射し、投光レンズ１０の出射面１０Ｃから平行光となって投光される。スリット板４０は、ケーシング３０に対して左右方向にスライド可能に取り付けられている。スリット板４０の上端部は、ケーシング３０の上面に形成された開口４１を通って外方に張り出しており、その張り出した部分がスリット板４０を左右方向にスライド操作するための操作部４２を構成している。
【００４２】
保持部材３４の下保持部３６の前面には、後方に向かって窪んだ正面視略矩形の凹部４３が左右方向に並べて３つ形成されており、それぞれの内部空間に受光レンズ１６が収容されている。３つの凹部４３は、左右方向にほぼ等間隔で一直線上に配置されている。一方、保持部材３４の下保持部３６の後面には、前方に向かって窪んだ背面視略矩形の凹部４４が左右方向に並べて３つ形成されている。これらの凹部４４は、受光レンズ１６が収容された各凹部４３の後方に区画壁４５を隔てて対向しており、それぞれの内部空間に受光素子１３が収容されている。
【００４３】
各受光レンズ１６は、前面が平坦な入射面１６Ｂを構成する略矩形の板状部１６Ａと、板状部１６Ａの後面から後方に向かって凸湾曲するように形成された出射面１６Ｃとが一体的に形成されることにより構成されている。各受光レンズ１６は、保持部材３４の凹部４３に前方から圧入されることにより、板状部１６Ａの周縁が凹部４３の内面に当接した状態で収容される。各受光レンズ１６は、入射面１６Ｂが対象物４からの反射光の光軸Ｌ２に直交し、出射面１６Ｃの頂点が光軸Ｌ２を通るように配置される。ケーシング３０内に入射した対象物４からの反射光は、受光レンズ１６を通過することにより集光され、その少なくとも一部が区画壁４５に形成された受光スリット１７を通って受光素子１３により受光される。
【００４４】
図５は、図１のセンサ本体２の正面図である。透明板３３の後面には、２つの第１フィルタ１２を一体的に構成する１枚の第１偏光フィルム５１と、２つの第２フィルタ１５をそれぞれ構成する２枚の第２偏光フィルム５２とが貼り付けられ、各偏光フィルム５１，５２の前面全体で投受光面７を構成している。第１偏光フィルム５１の前面における投光レンズ１０に対向する領域は投光領域１１を構成し、中央の受光レンズ１６に対向する領域は中央の受光領域１４を構成している。各第２偏光フィルム５２の前面は、左右両側の受光レンズ１６にそれぞれ対向する受光領域１４を構成している。投光領域１１と中央の受光領域１４を１枚の偏光フィルム５１で構成することにより、構造を簡略化し、製造コストを低減させることができる。
【００４５】
各偏光フィルム５１，５２は、所定の偏光面を有する光のみを通過させることができる１枚の略矩形のフィルム部材から作成される。すなわち、このフィルム部材を、投光領域１１及び中央の受光領域１４を一体的に構成する略Ｔ字状の部分（第１偏光フィルム５１）と、左右の受光領域１４をそれぞれ構成する２つの略矩形の部分（第２偏光フィルム５２）とに切り分け、第１偏光フィルム５１をＰ偏光の偏光面に合わせるとともに、第２偏光フィルム５２を第１偏光フィルム５１に対して９０°回転させた状態でそれぞれ透明板３３の後面に貼り付ける。これにより、第１偏光フィルム５１にＰ偏光のみを通過させ、第２偏光フィルム５２にＳ偏光のみを通過させる構成とすることができる。
【００４６】
３つの受光領域１４は、投光領域１１の下方に隣接してほぼ等間隔で一直線上に配置されている。より具体的には、中央の受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向、すなわち投光領域１１から照射される光の光軸Ｌ１と、中央の受光領域１４で受光される光の光軸Ｌ２とを結ぶ方向（上下方向）と、３つの受光領域１４が並ぶ方向、すなわち３つの受光領域１４でそれぞれ受光される光の光軸Ｌ２を結ぶ方向（左右方向）とが、ほぼ直交している。
【００４７】
本実施の形態では、センサ本体２に形成された投受光面７の投光領域１１を介して光を照射し、その照射光の対象物４における反射光を３つの受光領域１４からセンサ本体２に入射させることができる。中央の受光領域１４は、投光領域１１と同じ偏光面を有するＰ偏光のみを通過させるので、対象物４における正反射光と、Ｐ偏光からなる拡散反射光とが、中央の受光領域１４からセンサ本体２に入射する。一方、それ以外の左右２つの受光領域１４は、投光領域１１とは異なる偏光面を有するＳ偏光のみを通過させるので、Ｓ偏光からなる拡散反射光のみが、これら２つの受光領域１４からセンサ本体２に入射する。
【００４８】
上述通り、拡散反射光は、照射光が対象物４で反射する際に偏光面がランダムに変化して発生するため、Ｐ偏光からなる拡散反射光とＳ偏光からなる拡散反射光との割合はほぼ同じである。したがって、中央の受光領域１４を通過する拡散反射光の光量と、他の２つの受光領域１４を通過する拡散反射光の光量の和とを一致させるための係数を予め設定して、コントローラ３のメモリ（図示せず）に記憶しておけば、制御部２１は、その係数に基づいてゲイン調整を行った後、中央の受光領域１４における受光量から他の２つの受光領域１４における受光量を差し引くことにより、受光量のうちの拡散反射光の光量を除去して、正反射光の光量を検出することができる。したがって、その検出した正反射光の光量に基づいて対象物４の光沢度を検出すれば、ビームスプリッタを用いずに対象物４の光沢度を検出でき、光電センサ１をより小型化できる。
【００４９】
また、中央の受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向と、３つの受光領域１４が並ぶ方向とがほぼ直交しているので、センサ本体２と対象物４との距離が変化した場合でも、各受光領域１４における受光量の比はほとんど変化しない。図６は、センサ本体２と対象物４との距離に応じた光路の変化の一例を示す概略図である。図６に示すように、投光領域１１から対象物４の反射面４Ａに所定の入射角θ１で入射し、反射面４Ａにおいて所定の反射角θ２で反射した光がセンサ本体２の投受光面７に到達する位置は、センサ本体２と対象物４との距離の変化に応じて、投光領域１１と受光領域１４とが並ぶ方向（上下方向）に沿ってずれる。
【００５０】
すなわち、図６に実線で示すように、センサ本体２と対象物４との距離が近い場合には、対象物４からの反射光が投受光面７における上側に到達するのに対して、図６に破線で示すように、センサ本体２と対象物４との距離が遠い場合には、対象物４からの反射光が投受光面７における下側に到達する。中央の受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向と、３つの受光領域１４が並ぶ方向とがほぼ直交していれば、センサ本体２と対象物４との距離が変化した場合でも、各受光領域１４における受光量がほぼ同じ割合で変化するので、各受光領域１４における受光量の比はほとんど変化しない。したがって、センサ本体２と対象物４との距離が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００５１】
図７は、図４の保持部材３４の正面図である。図７では、投光レンズ１０、受光レンズ１６、受光素子１３及び回路基板２０を省略して示している。各受光スリット１７は、区画壁４５に対して略長方形状に形成されている。中央の受光スリット１７は、その長手方向が上下方向に延びるように配置されている。これに対して、左右両側の受光スリット１７は、上下方向に対して上端部が下端部よりも内側に位置するように傾斜した状態で配置されている。
【００５２】
より具体的には、各受光スリット１７は、その長手方向が、対応する受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向、すなわち対応する受光領域１４で受光される光の光軸Ｌ２と、投光領域１１から照射される光の光軸Ｌ１とを結ぶ方向に沿うように配置されている。図７では、左右両側の受光領域１４で受光される光の光軸Ｌ２が対応する受光スリット１７内に位置していないが、これは、投光領域１１及び左右両側の受光領域１４の各位置が左右方向にずれていることに基づいて、それらの受光領域１４に対して左右方向に傾斜して光が入射するためであり、図７には表れていないが、各受光領域１４に入射する光の光軸Ｌ２に沿って見たときには、各光軸Ｌ２が対応する受光スリット１７を通っている。
【００５３】
図８は、センサ本体２と対象物４との距離に応じた受光スリット１７を通過する光量の変化の一例を示す概略図であって、（ａ）は、センサ本体２と対象物４との距離が比較的遠い場合、（ｂ）は、（ａ）よりもセンサ本体２と対象物４との距離が近い場合、（ｃ）は、（ｂ）よりもさらにセンサ本体２と対象物４との距離が近い場合を示している。センサ本体２と対象物４との距離が比較的遠い場合には、図８（ａ）に示すように、対象物４からの反射光は照射面積が小さく、反射光の全てが受光スリット１７を通過する。
【００５４】
図８（ａ）の場合よりもセンサ本体２と対象物４との距離が近くなると、図８（ｂ）に示すように、対象物４からの反射光は、受光スリット１７の長手方向に沿って下方に遷移し、その照射面積が広がる。このとき、反射光は、受光スリット１７の長手方向に広がる比率よりも短手方向に広がる比率の方が大きく、受光スリット１７の短手方向に沿った両端部の光が受光スリット１７の通過を遮られる。
【００５５】
図８（ｂ）の場合よりもさらにセンサ本体２と対象物４との距離が近くなると、図８（ｃ）に示すように、対象物４からの反射光は、受光スリット１７の長手方向に沿ってさらに下方に遷移するとともに、その照射面積がさらに広がり、受光スリット１７の短手方向に沿った両端部及び長手方向に沿った下端部の光が受光スリット１７の通過を遮られる。このように、各受光領域１４に対応付けて受光スリット１７を設けることにより、センサ本体２と対象物４との距離が近く、対象物４からの反射光の径が大きい場合に、その反射光の一部のみが受光スリット１７を通過するので、各受光部６における受光量を必要十分な一定量以下に制限することができる。
【００５６】
本実施の形態では、図７に示すように、各受光スリット１７の長手方向が、対応する受光領域１４と投光領域１１とが並ぶ方向にそれぞれ沿うように配置されているので、センサ本体２と対象物４との距離の変化に伴う各受光スリット１７を通過する光量の変化は、いずれも図８に示すような態様となる。したがって、センサ本体２と対象物４との距離が変化した場合でも、対象物４において所定の反射角で反射した光が各受光領域１４に到達する位置が、センサ本体２と対象物４との距離の変化に応じて、各受光スリット１７の長手方向に沿ってずれるだけで、センサ本体２と対象物４との距離の変化に伴う各受光スリット１７を通過する光量のばらつきを防止できる。したがって、センサ本体２と対象物４との距離が変化した場合でも、より精度よく対象物４の光沢度を検出できる。
【００５７】
また、対象物４からの反射光に含まれるＳ偏光が、中央の受光領域１４に対して左右対称に配置された２つの受光領域１４を通過するので、対象物４における反射面４Ａの角度が変化した場合でも、これら２つの受光領域１４における受光量の和が変化しにくい。すなわち、対象物４における反射面４Ａの角度が変化すると、上記２つの受光領域１４のうち一方の受光領域１４と対象物４との距離は近くなり、例えば図８（ｃ）に示すように受光量が増加するが、他方の受光領域１４と対象物４との距離がその分遠くなって、例えば図８（ａ）に示すように受光量が減少するので、２つの受光領域１４における受光量の和は変化しにくい。したがって、対象物４における反射面４Ａの角度が変化した場合でも、予め設定されている同じ係数に基づいてゲイン調整を行うことにより、精度よく対象物の光沢度を検出できる。
【００５８】
図９は、図３のスリット板４０の取付態様を示す斜視図である。光ファイバ８の先端部には、この先端部をケーシング３０内の所定位置に位置決めするための位置決め部材６０が取り付けられている。スリット板４０は、この位置決め部材６０に対して左右方向にスライド可能に取り付けられている。
【００５９】
光ファイバ８の先端部は、位置決め部材６０の後面に取り付けられている。位置決め部材６０の前面には、後方に向かって窪んだ凹部６１が形成されており、この凹部６１の底面に対して前方に所定間隔を隔てて、左右方向に延びるガイド部材６２が配置されている。ガイド部材６２の左右両端部は、位置決め部材６０の前面に結合されている。
【００６０】
スリット板４０は、位置決め部材６０の前面に沿って配置された本体部６３と、本体部６３の上端部に結合された断面略コ字状の係合部６４と、係合部６４の上端部と操作部４２とを連結する連結部６５とが一体的に形成されることにより構成されている。投光スリット９は、本体部６３を前後方向に貫通するように形成されている。係合部６４は、位置決め部材６０の凹部６１とガイド部材６２との間の空間に配置され、ガイド部材６２に対して左右方向にスライド可能に係合している。
【００６１】
操作部４２は、左右方向に延びる平面視略長方形状の本体部６６と、本体部６６の左右方向中央部に前後方向に延びるように突出形成された突部６７とが一体的に形成されることにより構成されている。スリット板４０の連結部６５は、操作部４２の本体部６６の左右方向中央部に連結されている。したがって、上方から操作部４２に指を当てて左右方向に操作すれば、スリット板４０を左右方向にスライドさせることができる。操作部４２の突部６７は、操作部４２を左右方向に操作する際の滑り止めとして機能する。
【００６２】
位置決め部材６０には、光ファイバ８からの光を通すための貫通孔（図示せず）が、位置決め部材６０を前後方向に貫通するように形成されており、この貫通孔の前方に、スリット板４０の本体部６３に形成された投光スリット９が対向している。スリット板４０を左右方向にスライド操作すると、上記貫通孔と投光スリット９とが前後方向に重なり合う面積が変化し、これにより、投光スリット９を通過する照射光の光量が変化する。このような構成によれば、スリット板４０をスライド操作して、対象物４の大きさに応じて投光スリット９を通過する照射光の光量を調整することにより、対象物４における照射光の照射領域を変化させることができる。したがって、対象物４の大きさに応じた照射光で、より精度よく光沢度を検出することができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、投光部５から照射する光は、センサ本体２の外部から光ファイバ８により投光部５に供給し、受光部６で受光する光は、受光素子１３で電気信号に変換して出力することができる。ＬＥＤなどと比べて外乱の影響を受けにくい光ファイバ８を介して投光部５に光を供給すれば、より均一な照射光を得ることができるので、精度よく光沢度を検出することができる。一方、受光部６で受光した光を光ファイバにより外部に出力するような構成とし、投光及び受光のいずれの経路にも光ファイバを採用すると、光ファイバにより搬送される光の減衰が大きくなるので、本実施の形態のように受光部６で受光する光を電気信号に変換して出力するような構成とすることにより、光の減衰による検出精度の低下を防止できる。
【００６４】
図１０は、センサ本体２の取付機構７０の一構成例を示す分解斜視図である。図１１は、図１０の取付機構７０がセンサ本体２に取り付けられた状態を示す背面図である。この取付機構７０は、センサ本体２を支持する支持部材７１と、支持部材７１に連結され、センサ本体２を所定位置に取り付けるための取付部材７２とを備えている。
【００６５】
支持部材７１は、１枚の金属板により屈曲形成され、センサ本体２の背面に対向する主板部７３と、主板部７３の左右方向の一端縁における上端部及び下端部からそれぞれ前方に向かって延び、支持部材７１をセンサ本体２に固定するための２つの固定板部７４とを備えている。各固定板部７４には、前後方向に沿って延びる長孔７５が形成されており、これらの長孔７５を介してセンサ本体２の貫通孔３１（図２参照）に左右方向一端面側からボルトなどの固定具７６を通し、センサ本体２の左右方向他端面側に配置された連結板７７と連結することにより、センサ本体２を支持部材７１に固定することができる。
【００６６】
取付部材７２は、１枚の金属板により屈曲形成され、支持部材７１の主板部７３に当接する主板部７８と、主板部７８の下端縁から後方に向かって延び、取付部材７２を所定位置に取り付けるための取付板部７９とを備えている。取付板部７９には、左右方向に延びる長孔８０と、前後方向に延びる長孔８１とが形成されており、これらの長孔８０，８１にそれぞれ固定具（図示せず）を通して固定することにより、前後左右に位置調整を行いつつセンサ本体２を固定することができる。
【００６７】
取付部材７２の主板部７８には、センサ本体２の背面の中心位置に対向する位置に挿通孔８２が形成されており、この挿通孔８２にボルトなどの軸部材８３が通され、支持部材７１の主板部７３に形成されたねじ孔８４に固定されることにより、取付部材７２と支持部材７１とが連結される。このとき、軸部材８３は、取付部材７２が支持部材７１に対して軸部材８３を中心に回動でき、かつ、任意の角度で保持することができる程度の締付力でねじ孔８４に固定される。
【００６８】
取付部材７２の主板部７８には、挿通孔８２を中心として周方向に約９０°の角度範囲で円弧状のガイド孔８５が形成されている。このガイド孔８５にボルトなどのガイド部材８６が通され、支持部材７１の主板部７３に形成されたねじ孔８７に固定されることにより、ガイド部材８６がガイド孔８５に沿ってスライド可能になる。これにより、取付部材７２及び支持部材７１は、軸部材８３を中心に、ガイド部材８６がガイド孔８５の一端に当接した状態と、ガイド孔８５の他端に当接した状態との間で、互いに回動可能に連結される。
【００６９】
図１２は、取付部材７２に対して支持部材７１を回動させる際の態様を示す背面図であり、（ａ）は、ガイド部材８６がガイド孔８５の一端（下端）に当接した状態、（ｂ）は、ガイド部材８６がガイド孔８５の他端（上端）に当接した状態を示している。
【００７０】
図１１に示すように、ガイド部材８６がガイド孔８５の中央部にある状態から、センサ本体２を図中の反時計回りに回転させると、ガイド部材８６がガイド孔８５に沿って下方にスライドし、約４５°回転したときにガイド部材８６がガイド孔８５の下端に当接する（図１２（ａ）参照）。一方、図１１に示す状態から、センサ本体２を図中の時計回りに回転させると、ガイド部材８６がガイド孔８５に沿って上方にスライドし、約４５°回転したときにガイド部材８６がガイド孔８５の上端に当接する（図１２（ｂ）参照）。したがって、センサ本体２は、取付機構７０により約９０°の角度範囲内で回転可能に取り付けられることとなる。
【００７１】
この光電センサ１により光沢度を検出することができる物品に被せられる保護シートは、通常、いわゆる延伸フィルムであって、フィルム成形時の延伸方向に応じて光の屈折率が部分的に異なるといった特性を有している。このような屈折率の特性は、保護シートをその面内で回転させると、ほぼ９０°毎にピークが表れる。
【００７２】
本実施の形態では、センサ本体２を取付機構７０により所定の取付位置に取り付けた状態で、取付部材７２に対して支持部材７１を回動させることにより、センサ本体２を約９０°の角度範囲内における任意の角度で保持することができる。したがって、延伸フィルムの延伸方向に応じた屈折率の特性に合わせてセンサ本体２の角度を調整することにより、センサ本体２の投光領域１１から照射した光の正反射光が中央の受光領域１４に入射するように微調整することができる。特に、延伸フィルムの延伸方向に応じた特性のピークが表れる約９０°の角度範囲内でセンサ本体２が回動可能なので、対象物の特性に適応させて良好に光沢度を検出することができる。
【００７３】
図１０〜図１２では図示していないが、センサ本体２の背面には光ファイバ８（図３参照）が取り付けられているため、本実施の形態のようにセンサ本体２の背面に対向して取付機構７０を配置するような構成では、光ファイバ８の引き回しを工夫する必要がある。すなわち、光ファイバ８が取付機構７０に接触して湾曲又は屈曲すると、光ファイバ８により搬送される光が減衰するため、光ファイバ８が取付機構７０に接触して湾曲したり屈曲したりするのを防止できるような構成が好ましい。
【００７４】
そこで、本実施の形態において、支持部材７１の主板部７３には、センサ本体２の背面における光ファイバ８の取付位置に対向する位置に窪み８８が形成されるとともに、取付部材７２の主板部７８には、支持部材７１が軸部材８３を中心に約９０°の角度範囲内で回動する際に支持部材７１の窪み８８が対向する範囲全体にわたって窪み８９が形成されている。これにより、図１１に示すようにガイド部材８６がガイド孔８５の中央部にある状態だけでなく、図１２（ａ）に示すようにガイド部材８６がガイド孔８５の下端に当接している状態、及び、図１２（ｂ）に示すようにガイド部材８６がガイド孔８５の上端に当接している状態のいずれにおいても、支持部材７１の窪み８８と取付部材７２の窪み８９とが対向し、光ファイバ８を湾曲又は屈曲させることなくこれらの窪み８８，８９内に通すことができる。
【００７５】
ただし、本実施の形態では、支持部材７１と取付部材７２とが互いに約９０°の角度範囲内で回動可能な構成について説明したが、回動可能な角度範囲は、約９０°に限らず、例えば約１８０°であってもよい。また、この取付機構７０は、本実施の形態のような構成を有する光電センサ１に限らず、他の種類の光電センサ、例えばビームスプリッタを用いて対象物からの反射光を分光するような構成を有する光電センサにも適用可能である。
【００７６】
また、本実施の形態では、投光部５からＰ偏光を照射するような構成について説明したが、このような構成に限らず、例えばＳ偏光を照射するような構成であってもよい。この場合、３つの受光領域１４のうち中央の受光領域１４がＳ偏光を通過させ、左右両側の受光領域１４がＰ偏光を通過させるような構成であってもよい。
【００７７】
また、投光領域１１及び受光領域１４は、同一の投受光面７に形成されるような構成に限らず、対象物との距離が同一又は互いに異なる投光面及び受光面にそれぞれ形成されるような構成であってもよい。
【００７８】
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態による光電センサの一構成例を示す概念図である。
【図２】図１のセンサ本体の斜視図である。
【図３】図２のセンサ本体の縦断面図である。
【図４】図３の保持部材の斜視図である。
【図５】図１のセンサ本体の正面図である。
【図６】センサ本体と対象物との距離に応じた光路の変化の一例を示す概略図である。
【図７】図４の保持部材の正面図である。
【図８】センサ本体と対象物との距離に応じた受光スリットを通過する光量の変化の一例を示す概略図であって、（ａ）は、センサ本体と対象物との距離が比較的遠い場合、（ｂ）は、（ａ）よりもセンサ本体と対象物との距離が近い場合、（ｃ）は、（ｂ）よりもさらにセンサ本体と対象物との距離が近い場合を示している。
【図９】図３のスリット板の取付態様を示す斜視図である。
【図１０】センサ本体の取付機構の一構成例を示す分解斜視図である。
【図１１】図１０の取付機構がセンサ本体に取り付けられた状態を示す背面図である。
【図１２】取付部材に対して支持部材を回動させる際の態様を示す背面図であり、（ａ）は、ガイド部材がガイド孔の一端（下端）に当接した状態、（ｂ）は、ガイド部材がガイド孔の他端（上端）に当接した状態を示している。
【符号の説明】
【００８０】
１  光電センサ
２  センサ本体
３  コントローラ
４  対象物
５  投光部
６  受光部
７  投受光面
８  光ファイバ
９  投光スリット
１１  投光領域
１２  第１フィルタ
１３  受光素子
１４  受光領域
１５  第２フィルタ
１７  受光スリット
４０  スリット板
４２  操作部
５１  第１偏光フィルム
５２  第２偏光フィルム
７０  取付機構
７１  支持部材
７２  取付部材
【図１】
2007033103.tif 000003
【図２】
2007033103.tif 000004
【図３】
2007033103.tif 000005
【図４】
2007033103.tif 000006
【図５】
2007033103.tif 000007
【図６】
2007033103.tif 000008
【図７】
2007033103.tif 000009
【図８】
2007033103.tif 000010
【図９】
2007033103.tif 000011
【図１０】
2007033103.tif 000012
【図１１】
2007033103.tif 000013
【図１２】
2007033103.tif 000014